Lastnosti vodikovega sulfida (H2S), tveganja in uporaba



The vodikov sulfid je splošno ime vodikovega sulfida (H2S). Lahko se šteje kot hidrazidna kislina v raztopini (H2S (aq)).

Upoštevanje sulfhidrilne kisline je podano kljub nizki topnosti v vodi te kemične spojine. Njegova struktura je prikazana na sliki 1 (EMBL-EBI, 2005).

Zato je vodikov sulfid v vodi rahlo topen. Ko se raztopi, tvori kislinski sulfidni ion ali hidrosulfid (HS-). Vodna raztopina vodikovega sulfida ali vodikov sulfid je brezbarvna in kadar je izpostavljena zraku, počasi oksidira elementarno žveplo, ki ni topno v vodi..

Žveplo dianion S2- obstaja le v močno alkalnih vodnih raztopinah; Izjemno je osnovna s pKa> 14.

H2Izhaja iz praktično tam, kjer elementarni žvepla pride v stik z organskim materialom, zlasti pri visokih temperaturah. Vodikov sulfid je kovalentni hidrid, kemično povezan z vodo (H2O), ker sta kisik in žveplo proizvedena v isti skupini kot periodni sistem.

Pogosto nastane, ko bakterije razgrajujejo organsko snov v odsotnosti kisika, na primer v močvirju in kanalizaciji (skupaj z anaerobnim procesom presnove). Pojavlja se tudi v vulkanskih plinih, zemeljskem plinu in nekaterih vodah.

Pomembno je tudi upoštevati, da je vodikov sulfid osrednji udeleženec v ciklu žvepla, biogeokemijski cikel žvepla na Zemlji (slika 2).

Kot je navedeno zgoraj, žveplo reducirajoče in sulfat-reducirajoče bakterije pridobivajo oksidacijsko energijo iz vodika ali organskih molekul v odsotnosti kisika z zmanjšanjem žvepla ali sulfata v vodikov sulfid.

Druge bakterije sproščajo vodikov sulfid iz aminokislin, ki vsebujejo žveplo. Več skupin bakterij lahko uporabi vodikov sulfid kot gorivo, ga oksidirajo v elementarno žveplo ali sulfat, pri čemer uporabljajo kisik ali nitrat kot oksidant.

Čiste žveplove bakterije in zelene žveplove bakterije uporabljajo fotosintezo vodikov sulfid kot donor elektronov in tako proizvajajo elementarno žveplo..

Dejstvo je, da je ta način fotosinteze starejši od načina cianobakterij, alg in rastlin, ki uporabljajo vodo kot darovalca elektronov in sproščajo kisik (Human Metabolome Database, 2017)..

Indeks

  • 1 Kjer nastane vodikov sulfid?
  • 2 Fizikalne in kemijske lastnosti
  • 3 Reaktivnost in nevarnosti
    • 3.1 Vdihavanje
    • 3.2 Stik s kožo
    • 3.3 Stik z očmi
  • 4 Uporabe
    • 4.1 1 - Proizvodnja žvepla
    • 4.2 2- Analitska kemija
    • 4.3 3- Druge uporabe

Kjer nastane vodikov sulfid?

Vodikov sulfid (H2S) se naravno pojavlja v surovi nafti, zemeljskem plinu, vulkanskih plinih in vročih izvirih. Lahko je tudi posledica bakterijske razgradnje organskih snovi. Proizvaja se tudi iz človeških in živalskih odpadkov.

Bakterije iz ust in gastrointestinalnega trakta proizvajajo vodikov sulfid iz bakterij, ki razgrajujejo materiale, ki vsebujejo rastlinske ali živalske beljakovine..

Vodikov sulfid lahko nastane tudi zaradi industrijskih dejavnosti, kot so predelava hrane, koksne peči, obrati za izdelavo kraft papirja, strojarne in rafinerije nafte (Agencija za registracijo strupenih snovi in ​​bolezni, 2011)..

Fizikalne in kemijske lastnosti

Vodikov sulfid je brezbarven plin z močnim vonjem gnilih jajc. Vodna raztopina vodikovega sulfida je brezbarvna brez značilne arome.

Spojina ima molekulsko maso 34,1 g / mol, vodna raztopina ima gostoto 1,334 g / ml. Tališče ima -82 ° C in vrelišče -60 ° C. Je rahlo topen v vodi, saj se lahko raztopi le 4 g na liter tega topila pri 20 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015).

Vodikov sulfid reagira kot kislina in kot reducent. V eksploziji v stiku z difluoridom kisika, bromovim pentafluoridom, klorovim trifluoridom, diklorid oksidom in srebinskim fulminatom. Lahko se vname in eksplodira, ko je izpostavljen bakrenemu prahu v prisotnosti kisika.

Lahko reagira na podoben način z drugimi kovinami v prahu. Vžge se pri stiku s kovinskimi oksidi in peroksidi (barijev peroksid, kromov trioksid, bakrov oksid, svinčev dioksid, manganov dioksid, nikljev oksid, srebrov oksid, srebrni dioksid, talijev trioksid, natrijev peroksid, živosrebrov oksid, kalcijev oksid).

Vžgejo se s srebrovim bromatom, svinčevim (II) hipokloritom, bakrovim kromatom, dušikovo kislino, svinčevim oksidom (IV) in oksidom. Lahko se vžge, če gre skozi zarjavele železne cevi. Reagira eksotermno z bazami.

Toplota reakcije z natrijevim hidroksidom, natrijevim hidroksidom, kalijevim hidroksidom in barijevim hidroksidom lahko povzroči vžig ali eksplozijo nereagiranega deleža v prisotnosti zraka / kisika (HYDROGEN SULFIDE, 2016)..

Reaktivnost in nevarnosti

H2S velja za stabilno spojino, čeprav je zelo vnetljiva in zelo strupena.

Spojina je težja od zraka in lahko potuje precej oddaljeno od vira vžiga in nazaj. Lahko tvori eksplozivne zmesi z zrakom v širokem razponu.

Tudi eksplozivno reagira z bromovim pentafluoridom, klorovim trifluoridom, dušikovim trijodidom, dušikovim trikloridom, kisikovim difluoridom in fenil diazonijevim kloridom..

Pri segrevanju do razpada oddaja zelo strupene hlape žveplovih oksidov. Nezdružljivo s številnimi materiali, vključno z močnimi oksidanti, kovinami, močno dušikovo kislino, bromovim pentafluoridom, klorovim trifluoridom, dušikovim triiodidom, dušikovim trikloridom, kisikovim difluoridom in fenil diazonijevim kloridom.

Vodikov sulfid (H2S) je odgovoren za številne primere strupene izpostavljenosti, zlasti v naftni industriji. Klinični učinki H2S je odvisen od njegove koncentracije in trajanja izpostavljenosti.

H2S je takoj smrtna, če so koncentracije več kot 500-1000 delov na milijon (ppm), vendar pa lahko izpostavljenost nižjim koncentracijam, kot je 10-500 ppm, povzroči različne respiratorne simptome, od rinitisa do akutne respiratorne odpovedi..

H2S lahko prizadene tudi več organov, kar povzroči začasne ali trajne motnje v živčnih, kardiovaskularnih, ledvičnih, jetrnih in hematoloških sistemih..

Prikazan je primer poklicne izpostavljenosti H2S, ki vodi do vpletenosti več organov, akutne respiratorne odpovedi, organizacije pljučnice in šoka, podobnega akutni sepsi. V tem primeru je bolnik razvil tudi blago obstruktivno in omejevalno pljučno bolezen in periferno nevropatijo (Al-Tawfiq, 2010)..

Vdihavanje

V primeru vdihavanja ga vzemite na prostem in ga pustite počivati ​​v udobnem položaju za dihanje. Če ne dihate, dajte umetno dihanje. Če je dihanje oteženo, mora usposobljeno osebje dati kisik.

Stik s kožo

Če pride v stik s kožo, jo je treba oprati z veliko vode. Tekočina pod pritiskom lahko povzroči ozebline. V primeru izpostavljenosti tekočini pod tlakom je treba zamrzovalno območje takoj segrevati s toplo vodo, ki ne presega 41 ° C.

Temperatura vode mora biti sprejemljiva za normalno kožo. Ogrevanje kože je treba vzdrževati vsaj 15 minut ali dokler se normalno obarvanje in občutek ne vrne na prizadeto območje. V primeru velike izpostavljenosti se oblačila odstranijo med tuširanjem s toplo vodo.

Stik z očmi

Pri stiku z očmi oči temeljito sprati z vodo vsaj 15 minut. Pazite, da bodo veke odprte in stran od oči, da se prepričate, da so vse površine temeljito sprane.

Zaužitje ni možen način izpostavljenosti. V vseh drugih primerih je treba pridobiti takojšnjo zdravniško pomoč (Praxair, 2016).

Uporabe

1. Proizvodnja žvepla

Naprava za rekuperacijo žvepla Claus je sestavljena iz peči za zgorevanje, kotla za odpadno toploto, žveplovega kondenzatorja in niza katalitičnih stopenj, od katerih vsaka uporablja ogrevanje, katalitično postajo in kondenzator žvepla. Značilno sta dva ali tri katalitske faze.

Clausov postopek pretvori vodikov sulfid v elementarno žveplo z dvostopenjsko reakcijo.

Prva stopnja vključuje nadzorovano izgorevanje dovajalnega plina za pretvorbo približno ene tretjine vodikovega sulfida v žveplov dioksid in nekatalitska reakcija vodikovega sulfida, ki ni žgana z žveplovim dioksidom..

V drugi fazi, Clausova reakcija, vodikov sulfid in žveplov dioksid reagirajo na katalizatorju za proizvodnjo žvepla in vode.

Količina zgorevalnega zraka je strogo nadzorovana, da se čim bolj poveča izkoristek žvepla, tj. Ohrani ustrezna stehiometrija reakcije 2: 1 vodikovega sulfida do žveplovega dioksida skozi reaktorje,.

Običajno lahko dosežemo izkoristke žvepla do 97% (U.S. National Library of Medicine, 2011).

2. Analitična kemija

Že več kot stoletje je bil v analizni kemiji pomemben vodikov sulfid v kvalitativni anorganski analizi kovinskih ionov.

Pri teh analizah se izločijo (npr. Pb (II), Cu (II), Hg (II), As (III)) iz težkih kovin (in nekovinskih) ionov iz izpostavljenosti H2S. Nastala oborina se ponovno raztopi z nekaj selektivnosti in se tako identificira.

3. Druge uporabe

Ta spojina se uporablja tudi za ločevanje devterijevega oksida ali težke vode iz normalne vode skozi Girdlerjev sulfidni proces.

Znanstveniki na Univerzi v Exeterju so odkrili, da lahko celična izpostavljenost majhnim količinam vodikovega sulfida prepreči mitohondrijske poškodbe.

Ko je celica obremenjena z boleznijo, se encimi privlačijo v celico, da nastanejo majhne količine vodikovega sulfida. Ta študija bi lahko imela več posledic za preprečevanje kapi, bolezni srca in artritisa (Stampler, 2014).

Vodikov sulfid ima lahko anti-aging lastnosti z blokiranjem destruktivnih kemikalij v celici, ki imajo lastnosti, podobne resveratrolu, antioksidantu, ki ga najdemo v rdečem vinu..

Reference

  1. Agencija za registracijo strupenih snovi in ​​bolezni. (2011, 3. marec). Vodikov sulfid karbonil sulfid. Vzpostavljeno iz atsdr.cdc.gov.
  2. Al-Tawfiq, B. D. (2010). Izpostavljenost vodikov sulfid pri odraslem moškem. Annals of Saudi Med. 30 (1) , 76-80.
  3. EMBL-EBI (2005, 13. december). vodikov sulfid. Izterjano iz ebi.ac.uk.
  4. enciklopedija britannica. (S.F.). Vodikov sulfid. Izterjal iz britannica.com.
  5. Baza podatkov o presnovi pri ljudeh. (2017, 2. marec). Vodikov sulfid . Vzpostavljeno iz hmdb.ca.
  6. VODIKOV SULFID. (2016). Vzpostavljeno iz cameochemicals.noaa.gov.
  7. (2016, 17. oktober). Varnostni list s hidrogen sulfidom. Izterjano iz praxair.com.
  8. Royal Society of Chemistry. (2015). Vodikov sulfid. Vzpostavljeno iz chemspider.com.
  9. Stampler, L. (2014, 11. julij). Smrdljiva spojina lahko zaščiti pred poškodbami celic, ugotavlja študija. Vzpostavljeno iz time.com.
  10. S. National Library of Medicine. (2011, 22. september). Žveplo, Elemental. Vzpostavljeno iz toxnet.nlm.nih.gov.